2022年《电力电子技术》课后习题及解答

1、电力电子技术习题及解答第 1 章思考题与习题1.1 晶闸管的导通条件是什么? 导通后流过晶闸管的电流和负载上的电压由什么决定 ? 答：晶闸管的导通条件是：晶闸管阳极和阳极间施加正向电压，并在门极和阳极间施加正向触发电压和电流（或脉冲）。导通后流过晶闸管的电流由负载阻抗决定，负载上电压由输入阳极电压ua决定。1.2 晶闸管的关断条件是什么?如何实现 ?晶闸管处于阻断状态时其两端的电压大小由什么决定? 答：晶闸管的关断条件是：要使晶闸管由正向导通状态转变为阻断状态，可采用阳极电压反向使阳极电流ia减小， ia下降到维持电流ih以下时，晶闸管内部建立的正反馈无法进行。进而实现晶闸管的关断，其两端电压

2、大小由电源电压ua决定。1.3 温度升高时，晶闸管的触发电流、正反向漏电流、维持电流以及正向转折电压和反向击穿电压如何变化？答：温度升高时， 晶闸管的触发电流随温度升高而减小，正反向漏电流随温度升高而增大，维持电流ih会减小，正向转折电压和反向击穿电压随温度升高而减小。1.4 晶闸管的非正常导通方式有哪几种？答：非正常导通方式有：(1) ig=0，阳极电压升高至相当高的数值；(1) 阳极电精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页，共 29 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - -

3、- - - - - - - 第 1 页，共 29 页 - - - - - - - - -1 压上升率du/dt 过高； (3) 结温过高。1.5 请简述晶闸管的关断时间定义。答：晶闸管从正向阳极电流下降为零到它恢复正向阻断能力所需的这段时间称为关断时间。即grrrqttt。1.6 试说明晶闸管有哪些派生器件？答：快速晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、光控晶闸管等。1.7 请简述光控晶闸管的有关特征。答：光控晶闸管是在普通晶闸管的门极区集成了一个光电二极管，在光的照射下，光电二极管电流增加，此电流便可作为门极电触发电流使晶闸管开通。主要用于高压大功率场合。1.8 型号为kp100-3 ，维持电流i

4、h=4ma 的晶闸管，使用在图题1.8 所示电路中是否合理，为什么?(暂不考虑电压电流裕量) 图题 1.8 答： （a）因为haimakvi250100，所以不合理。(b) 因为avia2010200, kp100 的电流额定值为100，裕量达倍，太大了。（c）因为avia1501150，大于额定值，所以不合理。1.9 图题 1.9 中实线部分表示流过晶闸管的电流波形，其最大值均为im，试计算各图的电流平均值电流有效值和波形系数。精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页，共 29 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选

5、择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页，共 29 页 - - - - - - - - -2 解：图 (a)：it(av)=210)(sinttdim=miit=02)()sin(21tdtim=2mikf=)(avttii=1.57 图题 19 图(b)：it(av)=10)(sinttdim= 2im it=02)()sin(1tdtim=2mikf=)( avttii=1.11 图(c)：it(av)=13)(sinttdim= 23im it=32)()sin(1tdtim= immi63.08331精品学习资料 可选择p d f - - - -

6、 - - - - - - - - - - 第 3 页，共 29 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页，共 29 页 - - - - - - - - -3 kf=)( avttii=1.26 图(d)：it(av)=213)(sinttdim=43im it=32)()sin(21tdtim= immi52. 06361kf=)( avttii=1.78 图(e)：it(av)=2140)( tdim=8miit=402)(21tdim=22mikf=)( avttii=2.83 图(f) ：it

7、(av)=2120)( tdim=4miit=202)(21tdim=2mikf=)( avttii=2 1.10 上题中，如不考虑安全裕量，问额定电流100a 的晶闸管允许流过的平均电流分别是多少? 解：(a)图波形系数为1.57，则有： 1.57)( avti=1.57100a , it(av) = 100 a (b)图波形系数为1.11，则有：1.11)(avti=1.57100a , it(av)=141.4a 精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 4 页，共 29 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d

8、f - - - - - - - - - - - - - - 第 4 页，共 29 页 - - - - - - - - -4 (c)图波形系数为1.26，则有：1.26)(avti=1.57100a , it(av)=124.6a (d)图波形系数为1.78，则有：1.78)( avti=1.57100a , it(av)=88.2a (e)图波形系数为2.83，则有：2.83)(avti=1.57100a, it(av)=55.5a (f)图波形系数为2，则有：2)( avti=1.57100a , it(av)=78.5a 1.11某晶闸管型号规格为kp200-8d ，试问型号规格代表什么意

9、义? 解： kp 代表普通型晶闸管，200 代表其晶闸管的额定电流为200a，8 代表晶闸管的正反向峰值电压为800v，d 代表通态平均压降为vuvt7.06 .0。1.12如图题1.12 所示，试画出负载rd上的电压波形(不考虑管子的导通压降)。图题 1.12 解：其波形如下图所示：精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 5 页，共 29 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 5 页，共 29 页 - - - - - - - - -5 1.13 在图

10、题 1.13 中，若要使用单次脉冲触发晶闸管t 导通， 门极触发信号 （触发电压为脉冲）的宽度最小应为多少微秒（设晶闸管的擎住电流il=15ma ）？图题 1.13 解：由题意可得晶闸管导通时的回路方程：eridtdilaa可解得)1(taerei，=rl=1 要维维持持晶闸管导通，)(tia必须在擎住电流il以上，即31015)1(5 .050test150101506，所以脉冲宽度必须大于150s。1.14 单相正弦交流电源，晶闸管和负载电阻串联如图题1.14 所示，交流电源精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 6 页，共 29 页 -

11、 - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 6 页，共 29 页 - - - - - - - - -6 电压有效值为220v。(1)考虑安全余量，应如何选取晶闸管的额定电压？(2)若当电流的波形系数为kf=2.22 时，通过晶闸管的有效电流为100a，考虑晶闸管的安全余量，应如何选择晶闸管的额定电流？解： （1）考虑安全余量, 取实际工作电压的2倍ut=22022622v, 取 600v （2）因为 kf=2.22, 取两倍的裕量，则：2it(av)a10022. 2得：it(av)=111(a) 取 100a。图

12、题 1.14 1.15 什么叫 gtr 的一次击穿 ?什么叫 gtr 的二次击穿 ? 答：处于工作状态的gtr，当其集电极反偏电压uce渐增大电压定额buceo时，集电极电流ic急剧增大（雪崩击穿） ，但此时集电极的电压基本保持不变，这叫一次击穿。发生一次击穿时，如果继续增大uce，又不限制ic， ic上升到临界值时，uce突然下降，而ic继续增大（负载效应） ，这个现象称为二次击穿。1.16 怎样确定gtr 的安全工作区soa? 答：安全工作区是指在输出特性曲线图上gtr能够安全运行的电流、电压的极限范围。按基极偏量分类可分为：正偏安全工作区fbsoa 和反偏安全工作区rbsoa 。精品学习

13、资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 7 页，共 29 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 7 页，共 29 页 - - - - - - - - -7 正偏工作区又叫开通工作区，它是基极正向偏量条件下由gtr的最大允许集电极功耗 pcm以及二次击穿功率psb，icm，buceo四条限制线所围成的区域。反偏安全工作区又称为 gtr的关断安全工作区，它表示在反向偏置状态下gtr关断过程中电压uce，电流 ic限制界线所围成的区域。1.17 gtr 对基极驱动电

14、路的要求是什么？答：要求如下：（1）提供合适的正反向基流以保证gtr 可靠导通与关断，（2）实现主电路与控制电路隔离，（3）自动保护功能，以便在故障发生时快速自动切除驱动信号避免损坏gtr 。（4）电路尽可能简单，工作稳定可靠，抗干扰能力强。1.18 在大功率gtr 组成的开关电路中为什么要加缓冲电路? 答：缓冲电路可以使gtr在开通中的集电极电流缓升，关断中的集电极电压缓升，避免了gtr同时承受高电压、大电流。另一方面，缓冲电路也可以使gtr的集电极电压变化率dtdu和集电极电流变化率dtdi得到有效值抑制，减小开关损耗和防止高压击穿和硅片局部过热熔通而损坏gtr 。1.19 与 gtr 相

15、比功率mos 管有何优缺点? 答：gtr 是电流型器件，功率mos 是电压型器件，与gtr 相比，功率mos管的工作速度快，开关频率高，驱动功率小且驱动电路简单，无二次击穿问题，安全工作区宽，并且输入阻抗可达几十兆欧。但功率 mos 的缺点有：电流容量低，承受反向电压小。1.20 从结构上讲，功率mos 管与 vdmos 管有何区别 ? 答：功率mos 采用水平结构，器件的源极s，栅极 g和漏极 d 均被置于硅片的一侧，通态电阻大，性能差，硅片利用率低。vdmos 采用二次扩散形式的p形区的n+型区在硅片表面的结深之差来形成极短的、可精确控制的沟道长度（13m） 、精品学习资料 可选择p d

16、f - - - - - - - - - - - - - - 第 8 页，共 29 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 8 页，共 29 页 - - - - - - - - -8 制成垂直导电结构可以直接装漏极、电流容量大、集成度高。1.21 试说明 vdmos 的安全工作区。答： vdmos 的安全工作区分为： （1）正向偏置安全工作区，由漏电源通态电阻限制线，最大漏极电流限制线，最大功耗限制线，最大漏源电压限制线构成。（2）开关安全工作区：由最大峰值漏极电流icm，最大漏源击穿电压buds最高结温i

17、jm所决定。 （3）换向安全工作区：换向速度dtdi一定时，由漏极正向电压uds和二极管的正向电流的安全运行极限值ifm决定。1.22 试简述功率场效应管在应用中的注意事项。答： （1）过电流保护， （2）过电压保护， （3）过热保护，（4）防静电。1.23 与 gtr 、vdmos 相比， igbt 管有何特点 ? 答：igbt的开关速度快，其开关时间是同容量gtr的 1/10 ，igbt电流容量大，是同容量mos 的 10 倍；与 vdmos、 gtr相比， igbt 的耐压可以做得很高，最大允许电压ucem可达 4500v，igbt 的最高允许结温tjm为 150，而且igbt 的通态压

18、降在室温和最高结温之间变化很小，具有良好的温度特性；通态压降是同一耐压规格vdmos 的 1/10 ，输入阻抗与mos 同。1.24 下表给出了1200v 和不同等级电流容量igbt 管的栅极电阻推荐值。试说明为什么随着电流容量的增大，栅极电阻值相应减小？电流容量 a 25 50 75 100 150 200 300 栅极电阻50 25 15 12 8.2 5 3.3 答：对一定值的集电极电流，栅极电阻增大栅极电路的时间常数相应增大，关断时栅压下降到关断门限电压的时间变长，于是igbt 的关断损耗增大。因此，随着电流容量的增大，为了减小关断损耗，栅极电阻值相应减小。应当注意的是，太小的栅极电阻

19、会使关断过程电压变化加剧，在损耗允许的情况下，栅极电阻不使用宜太小。精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 9 页，共 29 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 9 页，共 29 页 - - - - - - - - -9 1.25 在 scr、gtr 、igbt 、gto 、mosfet 、igct 及 mct 器件中，哪些器件可以承受反向电压？哪些可以用作静态交流开关？答： scr、gtr 、igbt、 gto、mct 都可承受反向电压。scr 可

20、以用作静态开关。1.26 试说明有关功率mosfet驱动电路的特点。答：功率mosfet驱动电路的特点是：输入阻抗高，所需驱动功率小，驱动电路简单，工作频率高。1.27 试述静电感应晶体管sit 的结构特点。答： sit 采用垂直导电结构，沟道短而宽，适合于高电压，大电流的场合，其漏极电流具有负温度系数，可避免因温度升高而引起的恶性循环漏极电流通路上不存在pn 结，一般不会发生热不稳定性和二次击穿现象，其安全工作区范围较宽,关断它需加10v 的负栅极偏压ugs , 使其导通， 可以加 56v的正栅偏压 +ugs，以降低器件的通态压降。1.28 试述静电感应晶闸管sith 的结构特点。答：其结构

21、在 sit 的结构上再增加一个p+层形成了无胞结构。sith 的电导调制作用使它比sit 的通态电阻小， 通态压降低， 通态电流大， 但因器件内有大量的存储电荷，其关断时间比sit 要慢，工作频率低。1.29 试述 mos 控制晶闸管mct 的特点和使用范围。答： mct具有高电压，大电流，高载流密度，低通态压的特点，其通态压降只有的左右，硅片的单位面积连续电流密度在各种器件中是最高的，另外，可承受极高的di/dt和 du/dt 。使得其保护电路简化，的开关速度超过，且开关损耗也小。1.30 缓冲电路的作用是什么？关断缓冲与开通缓冲在电路形式上有何区别，各自的功能是什么？答： 缓冲电路的作用是

22、抑制电力电子器件的内因过电压du/dt 或者过电流di/dt,精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 10 页，共 29 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 10 页，共 29 页 - - - - - - - - -10 减少器件的开关损耗。缓冲电路分为关断缓冲电路和开通缓冲电路。关断缓冲电路是对 du/dt抑制的电路，用于抑制器件的关断过电压和换相过电压，抑制du/dt ，减小关断损耗。 开通缓冲电路是对di/dt抑制的电路， 用于抑制器件开通时的

23、电流过冲和 di/dt，减小器件的开通损耗。第 2 章思考题与习题2.1 什么是整流？它与逆变有何区别？答：整流就是把交流电能转换成直流电能，而将直流转换为交流电能称为逆变，它是对应于整流的逆向过程。2.2 单相半波可控整流电路中，如果：(1) 晶闸管门极不加触发脉冲；(2) 晶闸管内部短路；(3) 晶闸管内部断开；试分析上述三种情况负载两端电压ud和晶闸管两端电压ut的波形。答： （1）负载两端电压为0，晶闸管上电压波形与u2相同；（2）负载两端电压为u2，晶闸管上的电压为0；（3）负载两端电压为0，晶闸管上的电压为u2。精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - -

24、 - - - - 第 11 页，共 29 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 11 页，共 29 页 - - - - - - - - -11 2.3 某单相全控桥式整流电路给电阻性负载和大电感负载供电，在流过负载电流平均值相同的情况下，哪一种负载的晶闸管额定电流应选择大一些? 答：带大电感负载的晶闸管额定电流应选择小一些。由于具有电感，当其电流增大时，在电感上会产生感应电动势，抑制电流增加。电阻性负载时整流输出电流的峰值大些，在流过负载电流平均值相同的情况下，为防此时管子烧坏，应选择额定电流大一些的管

25、子。2.4 某电阻性负载的单相半控桥式整流电路，若其中一只晶闸管的阳、阴极之间被烧断，试画出整流二极管、晶闸管两端和负载电阻两端的电压波形。解：设 =0，t2被烧坏，如下图：精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 12 页，共 29 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 12 页，共 29 页 - - - - - - - - -12 2.5 相控整流电路带电阻性负载时，负载电阻上的ud与 id的乘积是否等于负载有功功率，为什么?带大电感负载时，负载电阻

26、rd上的 ud与 id的乘积是否等于负精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 13 页，共 29 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 13 页，共 29 页 - - - - - - - - -13 载有功功率，为什么? 答：相控整流电路带电阻性负载时，负载电阻上的平均功率dddiup不等于负载有功功率uip。因为负载上的电压、电流是非正弦波，除了直流ud与 id外还 有 谐波 分 量,21uu和,21ii， 负载 上有 功 功率 为22212pppp

27、ddddiup。相控整流电路带大电感负载时，虽然ud存在谐波，但电流是恒定的直流，故负载电阻rd上的 ud与 id的乘积等于负载有功功率。2.6 某电阻性负载要求024v 直流电压， 最大负载电流id=30a ， 如采用由220v交流直接供电和由变压器降压到60v 供电的单相半波相控整流电路，是否两种方案都能满足要求?试比较两种供电方案的晶闸管的导通角、额定电压、额定电流、电路的功率因数及对电源容量的要求。解：采用由220v 交流直接供电当0时：udo=0.45u2=0.45220 =99v 由变压器降压到60v 供电当0时：ud=0.45u2=0.4560 =27v 因此，只要调节都可以满足

28、输出024v 直流电压要求。(1) 采用由 220v 交流直接供电时：2cos145.02uud，ud=24v 时12159121180vuut31122atdtruit84sin221022精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 14 页，共 29 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 14 页，共 29 页 - - - - - - - - -14 8.03024ddiuraiitavt5457.18457.1)(取 2 倍安全裕量，晶闸管的额定电压

29、、额定电流分别为622v 和 108a。电源提供有功功率wrip8 .56448.084222电源提供视在功率kvaius58.182208422电源侧功率因数305.0sppf(2) 采用变压器降压到60v 供电：2cos145.02uud，ud=24v 时39, 14139180vuut4.8422atdtruit38.51sin2210228.03024ddiuraiitavt7.3257.138.5157.1)(取 2 倍安全裕量，晶闸管的额定电压、额定电流分别为168.8v 和 65.4a。变压器二次侧有功功率wrip21128.038.51222变压器二次侧视在功率kvaius08

30、.338.516022精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 15 页，共 29 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 15 页，共 29 页 - - - - - - - - -15 电源侧功率因数68.0sppf2.7 某电阻性负载，rd=50, 要求 ud在 0600v 可调，试用单相半波和单相全控桥两种整流电路来供给，分别计算：(1)晶闸管额定电压、电流值；(2)连接负载的导线截面积(导线允许电流密度j=6a mm2)；(3)负载电阻上消耗的最大

31、功率。解： （1）单相半波0时,vuud133345.060045.02,aruiddd1250600晶闸管的最大电流有效值aiidt8 .1857.1晶闸管额定电流为it(av)57.1ti12(a) 晶闸管承受最大电压为22uurm=1885v 取 2 倍安全裕量，晶闸管的额定电压、额定电流分别为4000v 和 30a。所选导线截面积为213.368 .18mmjis负载电阻上最大功率kwriptr7.172（2） 单相全控桥0时,vuud6679 .06009.02,aruiddd1250600负载电流有效值aiid3 .1311.1(kf=1.11) 晶闸管的额定电流为it(av)57

32、.1ti6(a) it=2i晶闸管承受最大电压为22uurm=1885v 精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 16 页，共 29 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 16 页，共 29 页 - - - - - - - - -16 取 2 倍安全裕量，晶闸管的额定电压、额定电流分别为4000v 和 20a。所选导线截面积为222.263 .13mmjis负载电阻上最大功率kwripr9.822.8 整流变压器二次侧中间抽头的双半波相控整流电路如图题

33、2.8 所示。(1) 说明整流变压器有无直流磁化问题? (2) 分别画出电阻性负载和大电感负载在 =60时的输出电压ud、电流 id的波形，比较与单相全控桥式整流电路是否相同。若已知u2=220v ，分别计算其输出直流电压值ud。（3）画出电阻性负载=60时晶闸管两端的电压ut波形，说明该电路晶闸管承受的最大反向电压为多少? 图题 2.8解： （1）因为在一个周期内变压器磁通增量为零，所以没有直流磁化。（2）其波形如下图所示，与单相全控桥式整流电路相同。电阻性负载：vuud5 .1482)60cos1 (2209.02cos19.002感性负载：vuud99cos9 .02(3)其波形如下图所

34、示，晶闸管承受的最大反向电压为222u。精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 17 页，共 29 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 17 页，共 29 页 - - - - - - - - -17 2.9 带电阻性负载三相半波相控整流电路，如触发脉冲左移到自然换流点之前15 处，分析电路工作情况，画出触发脉冲宽度分别为10 和 20 时负载两端的电压ud波形。解：三相半波相控整流电路触发脉冲的的最早触发时刻在自然换流点，如触发脉冲左移到自然换流点之

35、前15 处， 触发脉冲宽度为10 时， 不能触发晶闸管，ud=0。触发脉冲宽度为15 时，能触发晶闸管，其波形图相当于=0时的波形。2.10 三 相 半 波 相 控 整流 电 路 带 大 电 感 负 载 ， rd=10， 相 电 压 有 效 值u2=220v 。 求 =45时负载直流电压ud、 流过晶闸管的平均电流idt和有效电流it，画出 ud、 it2、ut3的波形。解：)(sin23/212656ttduud1.17cos2u因为：2u220v ，045ud=1.1745cos2u=182v 精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 18

36、 页，共 29 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 18 页，共 29 页 - - - - - - - - -18 avruiddd2.1810182aiiiddtdt1 .6312aiiiddtt5 .10312ud、it2、 ut3波形图如下所示：2.11 在图题 2.11 所示电路中，当 =60时，画出下列故障情况下的ud波形。(1)熔断器 1fu 熔断。(2) 熔断器 2fu 熔断。(3) 熔断器 2fu、3fu 同时熔断。图题 2.11 解：这三种情况下的波形图如下所示：精品学习资料 可选择

37、p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 19 页，共 29 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 19 页，共 29 页 - - - - - - - - -19 (a)(b) (c) 2.12 现有单相半波、单相桥式、三相半波三种整流电路带电阻性负载，负载电流 id都是 40a，问流过与晶闸管串联的熔断器的平均电流、有效电流各为多大? 解：设0单相半波： idt=id=40a aiidtt8.6257.1(kf=1.57) 单相桥式： idt=21id=20a aiidt

38、3.2821精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 20 页，共 29 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 20 页，共 29 页 - - - - - - - - -20 三相半波： idt=31id=13.3a 当00时ud=1.17u2u2=ud/1.17 30o时)2cos2332(212dtruiaid5.23)2332(2117. 12.13 三相全控桥式整流电路带大电感负载，负载电阻rd=4，要求ud从0220v 之间变化。试求：(1)不

39、考虑控制角裕量时，整流变压器二次线电压。(2)计算晶闸管电压、电流值，如电压、电流取2 倍裕量，选择晶闸管型号。解： （1）因为 ud=2.34u2cos；不考虑控制角裕量，0时vuud9434.22vuul2 .168322（2）晶闸管承受最大电压为vu3 .23062取 2 倍的裕量 ,urm=460.6v 晶闸管承受的平均电流为idt=31id又因为avruiddd554220所以 idt=18.33a ，取 2 倍的裕量 idtmax=36.67(a) 选择 kp50 5 的晶闸管。2.14 单结晶体管触发电路中，作为 ubb的削波稳压管wd两端如并接滤波电容，精品学习资料 可选择p

40、d f - - - - - - - - - - - - - - 第 21 页，共 29 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 21 页，共 29 页 - - - - - - - - -21 电路能否正常工作?如稳压管损坏断开，电路又会出现什么情况?答：在稳压管wd两端如并接滤波电容后，电路能否正常工作。如稳压管损坏断开，单结晶体管上峰值电压太高，不利于单结晶体管工作。2.15 三相半波相控整流电路带电动机负载并串入足够大的电抗器，相电压有效值 u2=220v ，电动机负载电流为40a，负载回路总电阻为0

41、.2 ，求当 =6 0 时流过晶闸管的电流平均值与有效值、电动机的反电势。解：电流平均值为：idt=31id=40/3=13.3 电流有效值为：aiiiddt23511.03设电动机的反电势为ed，则回路方程为：ldddrieu而vuttduud7.128cos17. 1)(sin23/2165622所以ved7.1202 .0407 .1282.16 三相全控桥电路带串联ld的电动机负载，已知变压器二次电压为100v，变压器每相绕组折合到二次侧的漏感l1为 100h，负载电流为150a，求：(1)由于漏抗引起的换相压降；(2)该压降所对应整流装置的等效内阻及 =0时的换相重叠角。解： (1)

42、 231dixuv5.121501010050236(2) )62(coscos211uid精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 22 页，共 29 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 22 页，共 29 页 - - - - - - - - -22 11)1006150101005021(cos61等效内阻01.01505 .1avr2.17 晶闸管装置中不采用过电压、过电流保护， 选用较高电压和电流等级的晶闸管行不行 ? 答：晶闸管装置中必须采用

43、过电压、过电流保护，而不能用高电压、高电流的晶闸管代替， 因为在电感性负载装置中，晶闸管在开关断过程中，可能会出现过冲阳极电压， 此时极易损坏晶闸管。当未采取过电流保护，而电路过载或短路时更易损坏晶闸管。2.18 什么是有源逆变？有源逆变的条件是什么？有源逆变有何作用？答： 如果将逆变电路交流侧接到交流电网上，把直流电逆变成同频率的交流电，反送到电网上去称为有源逆变。有源逆变的条件：（1） 一定要有直流电动势，其极性必须与晶闸管的导通方向一致，其值应稍大于变流器直流侧的平均电压；（2） 变流器必须工作在2的区域内使ud0。有源逆变的作用：它可用于直流电机的可逆调速，绕线型异步电动机的串级调速，

44、高压电流输电太阳能发电等方面。2.19 无源逆变电路和有源逆变电路有何区别？答：有源逆变电路是把逆变电路的交流侧接到电网上，把直流电逆变成同频率的交流反送到电网去。无源逆变电路的交流侧直接接到负载，将直流电逆变成某一频率或可变频率的交流供给负载。2.20 有源逆变最小逆变角受哪些因素限制？为什么？精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 23 页，共 29 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 23 页，共 29 页 - - - - - - - - -2

45、3 答：最小有源逆变角受晶闸管的关断时间tq折合的电角度、换相重叠角以及安全裕量角的限制。如果不能满足这些因素的要求的话，将导致逆变失败。第 3 章思考题与习题3.1 开关器件的开关损耗大小同哪些因素有关？答：开关损耗与开关的频率和变换电路的形态性能等因素有关。3.2 试比较 buck 电路和 boost 电路的异同。答；相同点：buck 电路和 boost 电路多以主控型电力电子器件（如 gto， gtr，vdmos 和 igbt 等）作为开关器件，其开关频率高，变换效率也高。不同点： buck 电路在 t 关断时，只有电感l 储存的能量提供给负载，实现降压变换，且输入电流是脉动的。而boo

46、st 电路在t 处于通态时，电源ud向电感 l充电，同时电容c 集结的能量提供给负载，而在t 处于关断状态时，由l 与电源e 同时向负载提供能量，从而实现了升压，在连续工作状态下输入电流是连续的。3.3 试简述 buck-boost 电路同 cuk 电路的异同。答：这两种电路都有升降压变换功能，其输出电压与输入电压极性相反，而且两种电路的输入、输出关系式完全相同，buck-boost电路是在关断期内电感l 给滤波电容c 补充能量，输出电流脉动很大，而cuk 电路中接入了传送能量的耦合电容 c1，若使 c1足够大，输入输出电流都是平滑的，有效的降低了纹波，降低了对滤波电路的要求。3.4 试说明直

47、流斩波器主要有哪几种电路结构？试分析它们各有什么特点？答：直流斩波电路主要有降压斩波电路（uck） ，升压斩波电路（oost） ，升降压斩波电路（uck oost）和库克（ ook）斩波电路。降压斩波电路是：一种输出电压的平均值低于输入直流电压的变换电路。它主要用于直流稳压电源和直流直流电机的调速。升压斩波电路是：输出电压的平均值高于输入电压的变换电路，它可用于直流精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 24 页，共 29 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - -

48、 - 第 24 页，共 29 页 - - - - - - - - -24 稳压电源和直流电机的再生制动。升降压变换电路是输出电压平均值可以大于或小于输入直流电压，输出电压与输入电压极性相反。主要用于要求输出与输入电压反向，其值可大于或小于输入电压的直流稳压电源。库克电路也属升降压型直流变换电路，但输入端电流纹波小，输出直流电压平稳，降低了对滤波器的要求。3.5 试分析反激式和正激式变换器的工作原理。答：正激变换器：当开关管t 导通时，它在高频变压器初级绕组中储存能量，同时将能量传递到次级绕组，根据变压器对应端的感应电压极性，二极管 d1导通，此时 d2反向截止，把能量储存到电感l 中，同时提供

49、负载电流oi；当开关管t截止时，变压器次级绕组中的电压极性反转过来，使得续流二极管d2导通（而此时 d1反向截止）， 储存在电感中的能量继续提供电流给负载。变换器的输出电压为：dodunnu12反激变换器：当开关管t 导通，输入电压ud便加到变压器tr 初级 n1上，变压器储存能量。根据变压器对应端的极性，可得次级n2中的感应电动势为下正上负，二极管d 截止，次级n2中没有电流流过。当t 截止时， n2中的感应电动势极性上正下负，二极管d 导通。在t 导通期间储存在变压器中的能量便通过二极管d 向负载释放。在工作的过程中，变压器起储能电感的作用。精品学习资料 可选择p d f - - - -

50、- - - - - - - - - - 第 25 页，共 29 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 25 页，共 29 页 - - - - - - - - -25 输出电压为douddnnu1123.6 试分析全桥式变换器的工作原理。答：当ug1和 ug4为高电平， ug2和 ug3为低电平，开关管t1和 t4导通， t2和t3关断时，变压器建立磁化电流并向负载传递能量；当ug1和 ug4为低电平， ug2和ug3为高电平，开关管t2和 t3导通， t1和 t4关断，在此期间变压器建立反向磁化电流，也向负载传递能量，这时磁芯工作在bh 回线的另一侧。在t1、t4导通期间 (或 t2和 t3导通期间 )，施加在初级绕组np上的电压约等于输入电压ud。与半桥电路相比， 初级绕组上的